OBJETIVO: Analizar el funcionamiento hidráulico de estuarios y la estabilidad de los accesos costeros.
VIII.2 Régimen de vasos a marea libre.
VIII.3 Corrientes de densidad y cuña salina.
VIII.4 Estabilidad de accesos costeros.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DESARROLLO DE LOS ESTUARIOS:
La diversidad de tamaños, forma, régimen de salinidad, sistema circulación, y biota en un estuario es debida a la interacción de numerosos factores que puede sintetizarse en dos clases:
1) Factores inherentes a los principales rasgos geológicos (tipo de rocas, morfología costera.) que controlan el tamaño y forma de la cuenca del estuario y la naturaleza de los sedimentos aportados a ella.
2) Factores contemporáneos con la naturaleza de los procesos (corrientes de marea, descarga fluvial) que influyen en los modos de sedimentación, hidrodinámica y biota del estuario.
Las configuraciones de un estuario y su grado de relleno son bastante variables; todos los estuarios tendón a rellenarse con sedimentos, la masa de agua y la profundidad decrece con el tiempo y, como resultado las características hidrologías y la comunidades biológicas cambian.
Los diferentes tipo de estuarios presentan un estilo de sedimentación, de salinidad, régimen de circulación de aguas y distribución de comunidades bentónicas en función de las condiciones características que presenta la entrada al estuario, ya desde el momento de su formación.
Los movimientos de las masas de agua en la entrada de un estuario, generalmente han sido descritos en términos referentes al área de la sección transversales, prisma de marea, descarga y velocidad.
El prisma de marea es comunmente interpretado como respuesta a la candización de entrada (O’Brien, Brunm y Gerritsen).
En contraste Nielsen y Gordon enfatizan en como las corrientes litorales y el desarrollo de bancos arenosos en la costa abierta afectan al flujo mareal en la boca del estuario.
En función de los procesos marinos que han actuado en la boca del estuario se distinguen los principales tipo:
1) estuarios con entradas relativamente anchas y profundas, con un intercambio mareal completo
2) estuarios con entradas formadas por estrechos canales, en los que las mareas son atenuadas
3) estuarios que tienen su entrada cerrada bajo la mayor parte de las condiciones
Estos tipos surgen de los controles primarios que actúan de manera jerárquica. Primariamente, el inherente a la topografía costera que controla el modo de sedimentación de arenas marinas en valles costeros sumergidos: los primeros tipos de estuarios descritos tienen deltas mareales subacuáticos, mientras que los estuarios con entradas estrechas o mayormente cerradas, aparecen detrás de barreras arenosas costeras que se elevan por encima del nivel marino. En segundo lugar, las descargas fluviales, en combinación con los procesos marinos que actúan en la boca del estuario, determina cuando la entrada de los canales a través de las barreras costeras permanece abiertas o cerradas por largos periodos.
Existen tipos muy contrastados de sedimentación marina. En entrantes costeros, amplios y someros, la migración hacia tierra de arenas cesa prácticamente y se estabilizan los depósitos dentro de la boca de la bahía cuando se estabiliza el nivel marino.
La continua adición de arenas marinas da como resultado una progradación de la barrera hacia el mar. Los estuarios que surgen detrás de estas barreras están conectados con el mar a través de reducidas canales con un intercambio mareal muy restringido.
En entrantes estrecho y profundos se construyen barreras subáreas por acción de olas, pero en aquellas áreas protegida, las corrientes de marea transportan arenas formando barreras subacuáticas.
Estas barreras arenosas migran hacia tierra como deltas de flujo de marea durante la fase de estabilización marina. La descarga fluvial, también, juega un importante papel para determinar el tipo de estuario.
Aquellos estuarios con pequeños cursos de agua presentan entradas que están cerradas durante largos periodos, mientras que aquellos con grandes ríos tienen entradas que están permanentes o mayormente abiertas.
CLASIFICACIÓN DE LOS ESTUARIOS:
En función de las condiciones existentes En las entradas de los estuarios se pueden establecer tres tipos básicos:
1) estuario de valle fluvial hundido y inundado (tipo ría)
2) estuario barreras (lagoones estuarinos)
3) lagoones costeros salinos
Los primeros tienen bocas abiertas con deltas mareales subacuáticos y un rango de marea homogéneo. Los estuarios barrera y los lagoones costeros se forman detrás de barreras arenosas costeras. Todos ellos tienen canales de entrada, si bien únicamente en los dos primeros casos permanecen la mayor parte del tiempo abiertos, en el último presentan una bocana pequeña y efímera, y normalmente no son mereales.
Los valles ocupados por estuarios sumergidos son profundos, estrecho y con lados rocosos abruptos.Los cuerpos arenosos se extienden desde la boca hasta la parte interna del estuario, en donde pueden llegas a constituir una barrera de atrapamiento de sedimentos fluviales finos.
Estos cuerpos arenosos presentan una morfología de delta mareal, con pendientes deposicionales en su carta activa que oscilan entre 20 y 30º, que en ocasiones pueden avanzar sobre sedimentos fangosos estuarios.
Agua arriba de la zona de acumulación de fangos, los depósitos fluviales arenosos y/o fangosos progradan sobre la cabecera del estuario.
Los estuarios barrera están caracterizados pro la presencia de estrechas entradas construidas a través de una barrera arenosas costera, cuya canalización finaliza con el crecimiento de deltas, que exigen un importante control de la dinámica mareal.
Estas superficies deltaicas son someras y frecuentemente terminan por cubrirse densamente con plantas marina.
Los aportes fluviales también originan lóbulos deltaicos que progradan sobre los fangos de la cuenca.
Los flujos mareales son fuertes en la entrada del canal, pero progresivamente reducidos por efectos de fricción. En términos de circulación de aguas en la parte interna de este tipo de estuarios son tanto o más importantes inducidos por vientos sobre la masa de aguas, que las corrientes mareales propiamente dichas.
El tercer tipo, la lagunas costeras, salinas, lo constituyen pequeñas cuencas costeras que en sus orígenes, geológicamente presentan muchas similitudes con los estuarios barreras.
Los aportes fluviales son muy escasos, por lo que casi permanentemente la barrera arenosa es continua, y únicamente se abren bocanas efímeras durante periodos de temporal por acción de batida de las olas sobre ella.
PROCESOS DEL ESTUARIO
Los procesos que intervienen en un estuario son muy complejos; factores dinámicos, químicos y biológicos, aparecen en clara relación con los mecanismos de sedimentación.
Estos mecanismos están determinados por la disipación de la energía de los flujos fluviales, gradientes de densidad, la marea, las olas y fuerzas meteorológicas.
En la medida que la energía se disipa, los sedimentos son transportados, mezclados, intercambiados o acumulados y la geometría del fundo se modifica.
Los procesos dominantes y su relación con las características sedimentaria resultantes son: los procesos de erosión, transporte, deposición y consolidación; esos dependen de la dinámica el fluido y de las propiedades de las partículas, su tamaño, forma, densidad y composición.
En sedimentos cohesivos las fuerzas hidrodinámicas actúan de forma muy diferente a como lo hacen en los no cohesivos, tal como los granos de arena: mientras que en los primeros las partículas, menor de 125ц, aumentan su grado de cohesión, con el aumento de contenido orgánico, tal como partículas de secreciones mucosas o plaetizaciones biogénicas, los no cohesivos, dependen del peso de la partícula en el fondo, como principal fuerza estabilizadora. En el comportamiento de los sedimentos en suspensión son considerados procesos de pequeña y gran escala:
-Los primeros tales como los gravitacionales, operan sobre las particulares individuales, y siguiendo la Ley de Stockes, la velocidad de caída de las partículas en un fluido dependerá de la diferencia entre la fuerza de gravedad que actúan en la partícula y la capacidad de flotación del liquido.
Por otra parte, la puesta en suspensión de las partículas está determinada por las condiciones hidráulicas locales y las características de las partículas, es decir, velocidad de la corriente y tamaño de las mismas.
Los procesos de gran escala son considerados propiedades de un medio local y que pueden modificar e influir en los mecanismos anteriores; procesos tale como las diferencias de densidad entre las masas de agua y la velocidades de la corriente.
Las diferencias de densidad entre las masa de agua dulce y la masa salinas ocasionan una separación de las mismas; las aguas salinas más densas, por debajo de las aguas dulces.
En ausencia de fuertes velocidades de corriente, la mezcla de las dos masas de agua estaría limitada a procesos de difusión entre las dos.
Por el contrario, en presencia de fuerte corrientes los procesos de mezcla son más efectivos.
Todos los diferente procesos que tiene lugar en un estuario afectan a la acumulación de los sedimentos en suspensión.
Las diferencias de densidad entre las masa de agua modifican la velocidad de decantación de stokes, de las partículas en suspensión. Por otra parte, las aguas salinas también intervienen en las velocidades de decantación de diferente minerales de arcilla, por procesos fisico-químicos de floculación.
Otros procesos pueden ser físicos, es decir, aquellos que explican como en función de crecimiento de las corriente mareales, las partículas en suspensión comienzan a depositarse antes de iniciarse el giro de la marea.
Debido a ello las acumulaciones de sedimentos finos en un estuario están en relación con las variaciones del alcance máximo de la marea y los grados de descarga fluviales. Lateralmente se pasa de sector dominadas por ambientes fluviales en una dirección a otro dominados por ambientes marinos.
El limite del sector fluvial viene enmarcado por las transiciones de aguas dulces-aguas salinas. Dinámicamente se caracteriza por una afluencia de aguas dulce, que suministra significativas cantidades de sedimentos al estuario. Estas afluencias mantienen los gradientes longitudinales y transversales de la salinidad, que en suma, conducen al tipo de circulación estuarina para la dispersión de sedimentos.
La distribución superficial de sedimentos varia según la relación existente la morfología del fondo, tipo de sedimentos y las fuerzas dinámicas que actúan.
Básicamente los sedimentos consisten en limos, arcillas con intercalaciones de lechos arenosos y barras arenosas disectadas por canales secundarios que lateralmente pasan a arenas fangosas en las llanuras intermareales. La acción de las corrientes mareales aumenta en importancia aguas abajo, si bien en momentos de flujo alto del río puede ser dominante la acción fluvial; la retención de sedimentos, así como la formación y migración de las distintas formas de lechos arenosos, está muy relacionada con la reducción de la amplitud de la marea y las velocidades de corriente aguas arriba del estuario: Cuando la mareas se propagan en los estuarios se modifican y dan lugar al transporte de sedimentos hacia tierra y hacia el mar, a través de tres tipos de procesos:
1) por fricción en el fondo
2) por convergencia o constricción en el canal
3) reflexión en bajos
En general cualquier efecto de fricción tiende a disminuir la amplitud de la marea aguas arriba, disminuyendo la velocidad de las corrientes.
Los sedimentos finos son finalmente depositados agua arriba del estuario. Sin embargo, y aunque el efecto de fricción disminuye la amplitud de la marea, una diseminación de la sección del canal puede originar una concentración de energía y por ello un aumento de amplitud.
En este caso la Floch diferencia tres tipos de modelos:
a) cuando la convergencia supera la disipación por fricción hablamos de un estuario hipersincrónico
b) si la convergencia es igual a la fricción, el estuario se denomina sincrónico
c) si la convergencia es menor que la fricción el estuario se denomina liposicrónico
La mayor parte de los estuarios son hipersincrónicos (la amplitud mareal aumenta aguas arriba antes de su disminución hacia el río) y las corrientes maréales alcanzan su máxima fuerza en la parte central o alta del estuario. La reflexión de la onda de marea sobre los bajíos puede igualmente aumentar la amplitud.
Finalmente, en la entrada del estuario, la acción de olas es dominante, provocando efectos tanto deposicionales como erosivos. En la medida que las olas oceánicas invaden las zonas de agua someras tiene lugar un rozamiento con el fondo y se inicia el transporte de arena.
La morfología de la entrada ejerce un importante control de las rutas de transporte de los sedimentos arenosos; en zonas con bajos arenosos, las dos se disipan, mientras que en canales profundos pueden continuar avanzando. Morfológicamente este sector se caracteriza por grandes depósitos de cuerpos arenosos modelados por las corrientes maréales y el régimen de olas.
En estuarios mesomareales, estos depósitos se generan en las zonas adyacentes a las bocanas de marea, en forma de deltas de marea de flujo y de reflujo, según ocupen una posición interna o externa con respecto a la bocana de marea.
Mas hacia el interior de la bocana, predominan canales meandriforme en los que aparecen cuerpos arenosos intermareales que pueden estar aislados, como es el caso de la Bahía de Fundy, o adosados a llanuras intermareales formando parte de la zona baja de la llanura mareal.
EVOLUCIÓN DE LOS ESTUARIOS
Bajo condiciones estables del nivel marino, la evolución de los estuarios sucede a consecuencia del relleno por sedimentos, dando origen a una serie de etapas progresivas desde el estadio juvenil a la madurez. El relleno se realiza desde el mar por aportes de arenas, o desde tierra por arenas o fangos fluviales. Restos calcáreos de animales y materias orgánicas de plantas son incorporados a los sedimentos durante o después de los momentos de deposición. El tipo de estuario, tamaño de la cuenca y sedimentos aportados, condiciona el grado de relleno del estuario.
Los estuarios mejor formados son los de valles fluviales o entrantes costeros inundados, sumergidos recientemente por aguas marinas. Existen ejemplos de evidencias claras de inundación de valles fluviales, como el caso de Cheaspeake Bay (EEUU), y un cierto numero de pequeños estuarios y ríos de la Costa de Galicia.
Los estuarios actuales fueron formados durante la ultima elevación del nivel marino hacia aproximadamente 15000 años.
El progresivo relleno de los estuarios conduce a una reducción de las masas de agua y un decrecimiento de la profundidad, extendiéndose las llanuras de inundación del táicas, aumentando la canalización de los cuerpos de agua estuarinos, acelerándose el proceso con estrechamiento de las bocanas por crecimiento de barreras arenosas.
La formación y desarrollo de un estuario depende del balance existente entre la elevación del nivel marino en relación con la morfología de la costra y el grado de acumulación de sedimentos. Si el primero excede al segundo, como es el caso de Cheasepeake Bay, los estuarios están bien desarrollados. Cuando el nivel marino es estable, como es el caso de la Gironde (Francia), la captación de sedimentos puede exceder a la elevación del nivel marino, acelerándose entonces el proceso de relleno.
Teniendo en cuenta las condiciones de entrada de uno estuario se pueden diferenciar varios estados físicos en su evolución:
a) Estuarios de valle fluvial hundido y inundado
En los momentos iniciales de su desarrollo, al amparo de los deltas mareales se desarrollan extensas cuencas que actúan como trampas de sedimentos fangosos. El grado de sedimentación en frentes deltaicos de este tipo son rápidos. La acumulación de fango depende de los aportes fluviales, siendo del orden de 1-2 mm/año. Con estas condiciones los fondos arenosos de los condes son progresivamente remplazados por depósitos de llanura de inundación y de “Levees”.
Los sedimentos de los canales se hacen de tamaño de grano mas fino y más fangoso en dirección agua abajo, llegando a desarrollarse llanuras intermareales en el frente deltaico.
En un estadio de evolución mas avanzado, los depósitos fluviales pueden llegar a rellenar la totalidad de la cuenca, progradando hacia el mar sobre el delta mareal, quedando los canales restringidos por bordes de levees y llanuras intermareales. Bajo condiciones de flujos normales, los canales permanecen con fuerte influencia mareal, alcanzando el sector fluvial con cierta atenuación en dirección aguas arriba.
Finalmente la acción de olas retrobaja estos sedimentos dando lugar a cuerpos arenosos progradantes en el interior de la bahía.
Los sedimentos muestran secuencias transgresivas en la parte externa del estuario, en donde los fangos estuarinos y arenas típicamente marinas pueden alcanzar espesores considerables. La llanura de inundación forma delgados depósitos superficiales sobre depósitos de arena y fangos arenosos de los canales fluviales.
b) Los estuarios barreras
En la medida que se rellenan, pierden la irregularidad de los bordes de su costa, desarrollando bordes sedimentarios y lóbulos deltaicos con canales bifurcados.
El estadio final de relleno está caracterizado por canales siemosos con suaves bordes de levees.
Los estuarios barrera ocupan valles mas someras que los de la valle fluvial, y se rellenan con sedimentos fino fluviales que frecuentemente alcanzan menor espesor. Dos tipos de faces son dominantes: los fangos de la cuenca y los fangos arenosos del frente deltaico.
c) Los lagoones costeras salinas
Inicialmente tienen similar configuración y distribución de sedimentos que los estuarios barrera. Sin embargo, los cuerpos de agua son más pequeños y los depósitos arenosos están menos desarrollados.
En lagos costeros con poco aporte fluvial, las condiciones salinas se mantienen durante largos periodos y las facies fangosas y bioclásticas se acumulan en la cuenca de la baja energía y ambientes deltaicos. La vegetación houlofítica coloniza los márgenes avanza en la medida que la cuenca se rellena. Al mismo tiempo las variaciones de salinidad aumentan y se prolongan las condiciones de aguas dulces a salobres.
Como resultado, las plantas más salinas son progresivamente remplazadas por especies más tolerantes al agua dulce; se desarrollan extensas ciénagas de juncos y los sedimentos son remplazados por fangos ricos en materias orgánicas debidos a aguas dulces.
Estos tres tipos pueden aparecer asociados, tal como sucede en la costa de Galicia. Desde el punto de vista del origen de los sedimentos que rellenan una depresión en la que se ha formado un estuario, en horizontal, se pasará longitudinalmente de secuencias fluvio-estuáricas a estuáricas, a finalmente estuarico-marinas. En vertical, las secuencias sedimentarias conservadas están asociados con fenómenos de subvergencia y transgresiones: en la parte baja del estuario se pasará de depósitos arenosos del borde a llanuras fango-arenosas submareales a depósitos de arenas gruesas de fondo de canal.(Arche, 1989)
POSIBILIDADES Y USOS:
Los estuarios constituyen los “criaderos” (lugares donde los juveniles crecen con rapidez) de la mayor parte de moluscos, crustáceos, peces costeros que se cosechan no sólo en el estuario sino también mar adentro. (Odum & Sarmiento 1997).
Esta propiedad natural de los estuarios podría ser aprovechada por el hombre para el cultivo de estas especies, que de manera natural, se desarrollan fácilmente en este tipo de ecosistemas.
Para el establecimiento de estas áreas de acuicultura es importante estudiar las características del medio. Éstas son básicamente 3: heterogeneidad, variabilidad y diversidad.
A la heterogeneidad del medio marino debida a su propia inmensidad (variación de temperatura en sus distintas latitudes, relieve submarino, diferencias de salinidad según la evaporación o aporte de aguas de lluvias...) hay que añadir la heterogeneidad en la zona litoral constituida por el flujo de aguas dulces procedentes de los ríos, aguas menos densas y generalmente más calidad. Por otra parte podríamos imaginar que donde se produjeran mareas se darían fenómenos de remoción de agua que homogeneizaran el medio, pero realmente no es así ya que las masas de agua se deslizan unas sobre otras en un movimiento horizontal, mientras los movimientos verticales son muy limitados.
Estos medios son también muy variables ya que los aportes de aguas dulces son fluctuantes en el espacio y en el tiempo (varían tanto en estaciones como en la zona de vaciado, ya que son aguas muy ligeras que se ven desplazadas por acción de los vientos, desplazándose de la zona).
Son ecosistemas muy diversos poblacionalmente. La densidad de especies es máxima en la capa superficial (0-10m) y decrece con la profundidad.
Sin embargo estos medios tan diversificados y productivos, en principio receptivos al cultivo, son muy frágiles, ya que están expuestos a múltiples perturbaciones, de modo que la producción de organismos cultivados puede estar limitada por las características naturales del medio en cuanto a la utilización y ocupación del litoral. Por ello conviene administrar y estudiar estos espacios y más concretamente analizar los factores que inciden, no sólo en su calidad, sino también aquellos que van a ser decisivos para el éxito o fracaso de cualquier tipo de explotación acuícola, como son las propiedades del agua, la prevención sobre los fenómenos accidentales, tales como la proliferación de especies fitoplanctónicas, mareas rojas, fenómenos de anoxia, etc..., como también definir las tasas de contaminación ordinaria de los organismos representativos de las poblaciones locales.
Asimismo para la elección de la zona de cultivo se tendrá en cuenta las condiciones geomorfológicas y climáticas. Así para la acuicultura del molusco o de algas se utilizarán zonas cerradas protegidas de los temporales con moderada tasa de renovación del agua y nutricionalmente ricos. Y para el cultivo de peces y crustáceos se favorecerá el sustrato arcilloso para el cultivo en tierra, así como los regímenes hidráulicos definidos por el ritmo de la marea.
Un buen conocimiento de la riqueza orgánica de los fondos (parques intermareales, marismas, etc...), es la base de una buena gestión del medio. (Corral et al 2000). Así vemos que existen varios tipos de agua a lo largo de un ciclo de marea; al inicio de la bajada de la marea son aguas mixtas, saladas y a veces dulces, provenientes de las marismas, recalentadas en verano y refrigeradas en invierno. En el medio de la bajada son aguas dulces cargadas de materia orgánica y enriquecida en oxígeno por el flujo turbulento en superficie. Al final de la bajada son aguas de chorreo sobre la superficie del depósito, son muy turbias, aveces muy ricas en amoníaco, en definitiva poco favorables para la acuicultura.
Estas zonas bien gestionadas pueden constituir una fuente generadora de riqueza para los habitantes de las mismas. Las especies pesqueras, que ya se encuentran de forma natural, pueden verse incrementadas mediante el desarrollo de prácticas de cultivo contribuyendo al mantenimiento de unas poblaciones permanentes sobre los territorios.
Muchas veces también un estuario es una eficiente trampa de nutrientes, en parte física (las diferencias de salinidad retardan el mezclado vertical de masas de agua pero no el horizontal) y en parte biológica. Esta propiedad contribuye a la capacidad del estuario de absorber nutrientes de desecho, siempre que la materia orgánica haya sido reducida por tratamiento secundario. (Odum y Sarmiento 1997).
Tradicionalmente los esturarios se han utilizado mucho (pero apreciado poco) como alcantarillados gratuitos de ciudades costeras. Así es un buen ejemplo el caso de Nueva York.
Afortunadamente desde 1970 se ha aumentado la conciencia y la investigación sobre el valor de los estuarios, y la mayoría de países han promulgado leyes para proteger estos ambientes.
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